2022年2月7日，中國醫學科學院基礎醫學研究所張業團隊和黃粵團隊在Nucleic Acids Research在線發表題為“Klf4 methylated by Prmt1 restrains the commitment of primitive endoderm”的研究論文。本研究首次發現精氨酸甲基轉移酶Prmt1，通過介導干細胞多能性因子（Klf4）精氨酸甲基化的途徑，對細胞命運決定起到了調節作用，是原始內胚層(PrE)形成的重要調節因子。
哺乳動物胚胎發育早期的第二次細胞命運決定至關重要。然而，其潛在的分子機制在很大程度上尚未探明。本研究發現蛋白質精氨酸甲基轉移酶家族成員Prmt1是PrE形成的重要調節因子。Prmt1基因缺失促進了小鼠胚胎干細胞（mESC）中PrE基因的表達。單細胞RNA測序和流式細胞術等分析表明，Prmt1的敲除導致mESC中形成一個新興的細胞集群，其中PrE特征基因顯著上調；Prmt1敲除顯著增加了胚外內胚層細胞（XEN）的誘導效率。分子機制研究發現，Klf4是Prmt1特異的底物分子，Prmt1特異性甲基化修飾Klf4分子396位精氨酸，這是募集抑制性mSin3a/HDAC復合物進而沉默PrE基因所必需的。小鼠胚胎嵌合試驗表明，Prmt1甲基化活性抑制或者Klf4的Arg396突變均可誘導mESC整合到PrE譜系中。
綜上所述，該研究揭示了以Prmt1介導的Klf4精氨酸甲基化為中心的細胞命運決定的調節機制，為表觀遺傳調控在細胞命運決定和早期胚胎發育中的作用提供了新的思路。（下圖）
本研究工作得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2016-I2M-3-002、2017-I2M-3-009、2021-I2M-1-019）及國家自然科學基金（31871310、31970813）的資助；感謝自然基金重大研究計劃集成項目（91519301）的支持。中國醫學科學院基礎醫學研究所張業研究員、黃粵研究員和程謨斌副研究員為論文通訊作者，博士研究生左真宇、楊光輝和碩士研究生王海豫、劉漱玉為論文的共同第一作者。
論文鏈接：
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac054/6523810
